Novo telescópio Webb da NASA usará buracos negros para desvendar os segredos do universo primordial

O novo telescópio Webb da Agência Especial Americana (NASA) vai usar informações de buracos negros para desvendar os segredos do universo primordial.

Como revelado, quasares são buracos negros supermassivos muito brilhantes, distantes e ativos que têm milhões a bilhões de vezes a massa do Sol. Normalmente localizados no centro das galáxias, eles se alimentam de matéria em queda e liberam fantásticas torrentes de radiação. 

Entre os objetos mais brilhantes do universo, a luz de um quasar supera a de todas as estrelas em sua galáxia hospedeira combinadas, e seus jatos e ventos moldam a galáxia em que reside. 

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Logo após seu lançamento, no final deste ano, uma equipe de cientistas treinará o Telescópio Espacial James Webb da NASA em seis dos quasares mais distantes e luminosos.

Eles vão estudar as propriedades desses quasares e de suas galáxias hospedeiras, e como eles estão interconectados durante os primeiros estágios da evolução da galáxia no universo inicial. 

A equipe também usará os quasares para examinar o gás no espaço entre as galáxias, principalmente durante o período de reionização cósmica, que terminou quando o universo era muito jovem. 

Como revelado pela NASA, eles farão isso usando a extrema sensibilidade de Webb a baixos níveis de luz e sua excelente resolução angular.

Novo telescópio Webb da NASA usará buracos negros para desvendar os segredos do universo primordial

À medida que Webb perscruta as profundezas do universo, ele realmente olha para trás no tempo. A luz desses quasares distantes começou sua jornada para Webb quando o universo era muito jovem e levou bilhões de anos para chegar. Veremos as coisas como eram há muito tempo, não como são hoje.

A luz desses objetos muito distantes foi esticada pela expansão do espaço. Isso é conhecido como redshift cosmológico . Quanto mais longe a luz tem que viajar, mais ela é desviada para o vermelho. 

Na verdade, a luz visível emitida no início do universo é esticada de forma tão dramática que é desviada para o infravermelho quando chega até nós. 

Como revelado pela NASA, com seu conjunto de instrumentos sintonizados por infravermelho, Webb é especialmente adequado para estudar esse tipo de luz. 

Estudando quasares, suas galáxias hospedeiras e ambientes, e seus poderosos fluxos de saída

Os quasares que a equipe estudará não estão apenas entre os mais distantes do universo, mas também entre os mais brilhantes. Esses quasares normalmente têm as maiores massas de buracos negros e também as maiores taxas de acreção – as taxas nas quais o material cai nos buracos negros.

Como revelado pela NASA, uma enorme quantidade de energia é liberada quando a matéria é agregada pelo buraco negro supermassivo. Essa energia aquece e empurra o gás circundante para fora, gerando fortes fluxos que atravessam o espaço interestelar como um tsunami, causando estragos na galáxia hospedeira. 

Os fluxos de saída desempenham um papel importante na evolução da galáxia. O gás alimenta a formação de estrelas, portanto, quando o gás é removido devido a vazamentos, a taxa de formação de estrelas diminui. 

Em alguns casos, os fluxos de saída são tão poderosos e expelem grandes quantidades de gás que podem interromper completamente a formação de estrelas dentro da galáxia hospedeira. 

Os cientistas também acham que os fluxos de saída são o principal mecanismo pelo qual gás, poeira e elementos são redistribuídos por grandes distâncias dentro da galáxia ou podem até ser expelidos para o espaço entre as galáxias – o meio intergaláctico. 

Como revelado pela NASA, isso pode provocar mudanças fundamentais nas propriedades da galáxia hospedeira e do meio intergaláctico.

Examinando as propriedades do espaço intergaláctico durante a era da reionização

Mais de 13 bilhões de anos atrás, quando o universo era muito jovem, a visão estava longe de ser clara. O gás neutro entre as galáxias tornou o universo opaco para alguns tipos de luz. Ao longo de centenas de milhões de anos, o gás neutro no meio intergaláctico tornou-se carregado ou ionizado, tornando-o transparente à luz ultravioleta. 

Este período é denominado Era da Reionização. Mas o que levou à reionização que criou as condições “claras” detectadas em grande parte do universo hoje? Webb examinará profundamente o espaço para reunir mais informações sobre esta importante transição na história do universo. 

As observações nos ajudarão a entender a Era da Reionização, que é uma das principais fronteiras da astrofísica.   

Como revelado pela NASA, a equipe usará quasares como fontes de luz de fundo para estudar o gás entre nós e o quasar. Esse gás absorve a luz do quasar em comprimentos de onda específicos. 

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Por meio de uma técnica chamada espectroscopia de imagem , eles procuram linhas de absorção no gás intermediário. Quanto mais brilhante for o quasar, mais fortes serão as características da linha de absorção no espectro. 

Telescópio Espacial James Webb – buracos negros

Ao determinar se o gás é neutro ou ionizado, os cientistas aprenderão o quão neutro é o universo e quanto desse processo de reionização ocorreu naquele momento específico.

Como revelado pela NASA, a equipe analisará a luz proveniente dos quasares com o NIRSpec para procurar o que os astrônomos chamam de “metais”, que são elementos mais pesados ​​que o hidrogênio e o hélio. Esses elementos foram formados nas primeiras estrelas e nas primeiras galáxias e expulsos por fluxos de saída. O gás sai das galáxias em que estava originalmente e entra no meio intergaláctico. 

A equipe planeja medir a geração desses primeiros “metais”, bem como a maneira como eles estão sendo empurrados para o meio intergaláctico por esses fluxos iniciais. 

Ainda de acordo com as informações, o Telescópio Espacial James Webb será o principal observatório de ciências espaciais do mundo quando for lançado em 2021. 

Texto com informações da NASA

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